ロータリーエンジン2007年09月04日 07時33分03秒

 九州に行ってましたので、お久しぶりです。
 
 熱力学から考えると(大げさ?)、ポンプになる物は、大体、エンジンとして使えます。
単純に考えて、外からの回転力(電動モーターみたいな物)で動くのがポンプ=コンプレッサーで、燃料を使って自発的に動くのがエンジンです。吸気、排気、圧縮、燃焼、膨張という工程(動き)ができれば、エンジンになります。多少違うものは有るかも知れませんが、そういう特別な物は無視しましょう。
 ロータリエンジンはエンジンが1列の場合と2列の場合が有ります。2列の方が遙かに振動が少なく、音も静かですので、殆どが2列です。3列、4列でも良いのですが、レースカーの様な特別な場合でないと、意味が無いです。

 ローターリーエンジンはロータリーポンプをエンジンにしました。但し、ローターの形状に特徴が有ります。
 ローターの形状を三角お結びの形にした事が今の高性能をもたらしたようです。勿論、他にも、アペックスシール等素晴らしい発明が含まれています。
 三角お結び型ローターの話に戻りますが、これによって、1個のローターで3カ所の燃焼室ができるようになっています。三角(お結び)の各辺がピストンの役目をします。おまけに理論上は2サイクルです。
 
 4サイクルエンジンとは圧縮、燃焼、膨張、でエンジンが1回転し、2回転目はその勢いで、吸気、排気を行います。ですから、エンジンの回転が2回転して、燃焼(この時だけエンジンは仕事をします)が1回有ります。
これに対し、2サイクルエンジンは膨張の終わる頃に排気を行い、圧縮の始まりに吸気を行いますので、エンジンが回転するたびに燃焼が有ります。
 ですから、理屈では、同じ排気量(大きさという方が解りやすいかも知れません)のエンジンの場合、2サイクルは、4サイクルより2倍の仕事をします。但し、燃料も2倍使いますので、効率は変わりません。良い点は2サイクルエンジンは4サイクルエンジンの半分の大きさで、同じ馬力が出るという事です。

(4サイクル、2サイクル、について、詳しく知りたい方はインターネットの4サイクルエンジンで検索して見て下さい。)

 従って、2列のロータリエンジンは三角お結び型のお陰で、ピストンエンジンに置き換えると6気筒エンジンとなります。おまけに、2サイクルエンジンですから、4サイクルのピストンエンジンですと12気筒エンジンと同等となります。1930~1940年頃の戦闘機用エンジンみたいです。
 但し、残念ながら、燃費は変わりません。同じだけ燃料を食います。又、形状が複雑なため、外部に逃げる熱が多いので、熱効率は落ちます。
 しかし、小型、高出力ですから、自動車全体を軽く、小さくできますから、加速や停止の時は有利です。

 エンジンの実験をしていた頃、課長から「ディーゼルでロータリーエンジンを作ったらどうなると思うか」と質問され、「熱効率に問題が有りますから無駄だと思います」と答えたのは今でも覚えています。30年以上前で、ガソリン代が150円/Lの時の話です。

今ならどう答えたでしょうか。

熱効率が良いガスタービン2007年09月05日 23時30分04秒

 今日の巨人、中日戦は巨人が勝ってヨカッタ。
  
 気分が良いのでガスタービンの話もしてみます。

 ガスタービンというと聞き慣れないかも知れませんが、ジェットエンジンは皆さんご存じでしょう。吸気と圧縮方法に多少の違いは有りますが、構造がよく似ています。
 兎に角、熱効率は良いです。
 レシプロエンジンとは燃料が持っている熱エネルギーの利用(回収)方法が違うからです。

 ガスタービンの熱エネルギー回収方法の話をする前に、今迄、書いてきたレシプロエンジン=ピストンエンジンや、ロータリーエンジンの熱エネルギー回収方法について書いておきたいと思います。
 レシプロエンジンもロータリーエンジンも1回燃焼した後の排気ガスは、エンジン外に捨ててしまいます。その排気ガスにはまだまだ有効な熱エネルギーが残っています。
 そこで、排気ガスエネルギーを少しでも回収しようとしたのが、排気ターボと呼ばれる、排気ガスでエンジンの吸気効率を上げる方法です。エンジンにもよりますが、5~10%位は回収しているようです。
 それでも、理論熱効率は40%を超えることはできないでしょう。
 ところが、ガスタービンとなると30年前でも、熱効率60%以上という発電機用のガスタービンが有りました。
 
 どうすればこんなに熱効率が変わるのでしょう。
 熱エネルギーの回収方法が違うのです。
 ガスタービンは吸気、圧縮、燃焼、膨張、排気がそれぞれ別の場所で行われるので、燃焼から膨張にかけて行われる熱エネルギーの回収が何回でもできるからです。 その分、馬力当たりのエンジンの大きさが大きくなるという欠点もあります。

 済みません。よい子は寝る時間なので、続きは明日にします。
 長い文章は、読む方が疲れますし、書く側も頭がメリーゴーランドなります。

ガスタービンは風力発電のご先祖様?2007年09月14日 23時22分40秒

 相変わらず巨人の負け戦でストレスが溜まる今日この頃ですが、皆さんお元気ですか。

 ガスタービンは燃焼熱エネルギーを空気に伝達し、通常は熱による空気の膨張という段階を経て回転力に変換します。空気は膨張すると体積が増えます(膨張=体積が増す>当たり前、失礼)。同じ管路だと速度が増します。
 これにより、タービンと呼ばれる羽(風車)で熱エネルギーを回収し、回転力に変換します。 
 風力発電を想像していただければ、「あ~、そうか」と思われるでしょう。但し、あんなに大きな羽は使いません。小さくして羽の数を増やします。
 風力発電ですとエネルギー源は風ですが、ガスタービンは、燃焼熱エネルギーです。

 順を追って説明しますと、
1:大気を吸い込む羽を使ってピストンエンジンでいう吸気をします。
2:一列(1段と言います)目だけでは吸気の圧力が上がりません。その為、この羽の列は何段もあって徐々に圧力を高くしていきます。
 ただ羽だけでは空気圧力は上がりませんから、羽で空気の速度を上げて圧力を上げます。
 前にお話ししためんどくさい、PV=GRTです。
 ピストンエンジンではG(重量)を一定としましたが、ガスタービンの場合は空気を吸い込む速度を上げて、吸気量を増やしますのでG(重量)が増えることになります。膨張とは違います。R(ガス常数)とT(吸気温度)は一定とします。
 本当は、空気は圧縮すると発熱しますが、そこまで考えると頭の中がメリーゴーランドになりますから、無視しましょう。
 
 というわけで、PV=GRTのRとTが一定になりましたので、PV=Gと考えます。Gが増えますので、V(容積)を減らしてあげれば、P(圧力)は上がります。
 Vを減らすために空気の流れる管路を狭くします。管路を狭くしただけでは、空気が逆流(空気は圧力の高い所から低い所に移動します)するので、逆流しないように、又、より圧力を高くするため、羽の列が何段も必要となります。勿論、この羽の列を回すためにはエネルギーが要ります。
 このエネルギーは、この後の4の工程で得ます。
 この段数は遠心型と軸流型で大きく変わります。遠心型ポンプはお風呂の水を汲み上げるポンプによく使われています。軸流型は扇風機を一直線に並べたような状態です。最近のジェット旅客機のエンジンは殆どこれでしょう。
3:圧縮された空気は燃焼室に送られ、燃料と混合して燃焼します。
4:燃焼した空気は高温、高圧となって排気側の羽にぶつかって、排気側の羽を力強く回し、そこからエネルギーを回収(風力発電と同じ理屈)できます。
5:この羽を回しても燃焼ガスには、まだまだ、エネルギーが残っていますから、この後にも羽の列を設け、その列の羽を回し、何回かエネルギー回収をします。
6:しかし、羽の列が増えていけば、当然、燃焼ガスの勢いが弱くなりますから、エネルギー回収の効率を上げるため、羽の形状や、管路の形(大きさ)は変えていきます。
7:これを何回も繰り返せば、燃焼熱エネルギーを全て回収することができます。
8:しかし、残念ながら、有る程度の段数になると回収しても利用できなくなります。
9:何段目当たりで回収が不可能になるか、カンニングしようとしてインターネットを見たら、4段目当たりまでは確認できましたが、それ以上は記述が有りません。この4段目・・・・の記述はターボプロップ(ガスタービンでプロペラを駆動)エンジンに有りました。
 ターボプロップエンジンだと、最終段(4段目)を出た後も、その勢いがジェット噴流として利用されていますので、未だ未だ、羽で回収できと思われます。
 太平洋戦争中のゼロ戦52型のエンジンで、既に排気ガスをジェット噴射として使っていたと、設計者の堀越さんの本に書いてありました。
 このことから、排気ガスには、かなり多くのエネルギーが残っている事が伺えます。
10:どうやら、何段目まで回収できるかという事は特許権の対象となる事かも知れませんので、書くのを止めます。

誤審はただせば良い2007年09月24日 09時27分25秒

 お久しぶりです。頸椎捻挫でキーボードを打つのが辛くブログを休んでました。
 その間に死んだと思った巨人が首位になり「人間万事塞翁が馬」みたいですね。

 このところ、格闘技の世界では誤審が流行ってます。昨日も浜口京子選手が被害にあった。先日、柔道で井上選手と鈴木選手が涙をのんだばかりだ。
 私も若い頃は下手な割には、黒い帯を着けて柔道していました。当時の感覚でいけば、当然、二人とも勝ちです。現在は返し技を掛けたら、そちらの方をとるそうです。そうなると、井上選手の場合は、見る方向によっては返し技があった様にも見えましたので、井上選手には気の毒ですが、不運というしかないです。彼の強さは万人が知るところですから、今後も頑張って欲しいです。
 しかし、鈴木選手の場合は、何処をどう見ても投げられた相手が鈴木選手に抱きついていただけ。あれで勝てるなら私の勝率も100%になります。
 不思議なのは審判団がビデオ確認しない事。
 野球やサッカー等はプレーを中断できませんから仕方ないでしょう。しかし、柔道やレスリングは必ずそこで試合が中断します。ビデオがみられるのです。
 主審が全権を持ってやっているといえばかっこいいですが、それは言い訳。
 日本の相撲を見て下さい。土俵下の審判から物言いが付けば直ぐに「協議、写真判定、取り直し」の万人が納得する判定が下ります。だからといって、行事に責任が無いかというとそんなことは有りません。
 行事が腰に差している脇差しは飾りでは有りません。「誤審」をしたときの切腹用です。
 この事を強く世界にいうべきでしょう。自決用に一発だけ撃てる拳銃を主審に持たせるとか。勿論、飾りですよ。
 それと、間違いは間違い、主審を責めるより、間違いの原因を追及し、二度と同じ間違いを起こさないようにする義務が大会側に有ると思いますが。
 簡単でしょ、ビデオを見て、担当審判の多数決で審判団長が決定すればそれで済みます。
 誤審は正せば誤審では無くなります。